(57)【要約】【課題】自然エネルギや人力を利用して発電を行うことができない場合であっても、負荷に電流を供給することができる電源管理システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】電源管理システムは、人間の動きを利用して発電する人力発電装置２を有する。また、電流供給又は電流蓄電を選択する制御装置４の制御部と、制御部が電流蓄電を選択した場合には人力発電装置から供給される電流を蓄電し、制御部が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を負荷に供給する蓄電装置を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続される電源管理システムであって、
人間の動きを利用して発電する人力発電手段と、
電流供給又は電流蓄電を選択する制御手段と、
前記制御手段が電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段から供給される電流を蓄電し、前記制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給する第１の蓄電手段と、
を有することを特徴とする電源管理システム。
【請求項２】
自然エネルギを利用して発電する自然エネルギ発電手段を更に有し、
前記第１の蓄電手段は、前記制御手段が電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項３】
電力を蓄電している第２の蓄電手段を更に有し、
前記第１の蓄電手段は、前記制御手段が電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段、前記第２の蓄電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項４】
前記第１の蓄電手段は、前記制御手段が電流供給を選択した場合であって、前記負荷に供給する電流値が前記負荷によって消費する電流値よりも大きいときには、それらの差分の電流を蓄電することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の電源管理システム。
【請求項５】
負荷に接続される電源管理システムの制御方法であって、
人間の動きを利用して発電する人力発電手段から電流を得る第１のステップと、
電流供給又は電流蓄電を選択する第２のステップと、
前記第２のステップで電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段から供給される電流を蓄電し、前記第２のステップで電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給する第３のステップと、
を有することを特徴とする電源管理システムの制御方法。
【請求項６】
前記第１のステップは、人間の動きを利用して発電する人力発電手段、自然エネルギを利用して発電する自然エネルギ発電手段の少なくとも１つ以上から電流を得て、
前記第３のステップは、前記第２のステップで電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記第２のステップで制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする請求項４に記載の電源管理システムの制御方法。
【請求項７】
前記第１のステップは、人間の動きを利用して発電する人力発電手段、自然エネルギを利用して発電する自然エネルギ発電手段、電力を蓄電している蓄電手段の少なくとも１つ以上から電流を得て、
前記第３のステップは、前記第２のステップで電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段、前記蓄電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記第２のステップで制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする請求項４に記載の電源管理システムの制御方法。
【請求項８】
前記第２のステップで電流供給を選択した場合であって、前記負荷に供給する電流値が前記負荷によって消費する電流値よりも大きいときには、それらの差分の電流を蓄電する第４のステップを更に有することを特徴とする請求項５〜７のいずれかの項に記載の電源管理システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、災害の発生時などに、電力会社が提供する商用電源が使用できない場合であっても、利用者が使用する電気製品などに電流を供給することができる電源管理システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、風力発電装置や太陽光発電装置などにより、風力や太陽光などの自然エネルギを利用して発電を行う技術が知られている。また、利用者が自転車を漕いで、車輪を回転させることにより、人力を利用して発電を行う技術も知られている（特許文献１）。この技術を利用して、発電により得られる電流を、災害が発生した場合などに、被災者が利用する電気製品などの負荷に対して供給する技術が開発されている。
【特許文献１】特開２００４−３５０４０２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術では、自然エネルギを利用して発電した電流を負荷に供給するようにしていたため、無風の状態が長時間続いて風力を利用できないような場合や、天候が悪く太陽光を利用できないような場合には、負荷に対して電流を供給することができないという問題があった。
また、特許文献１に記載されている技術では、人力を利用して発電を行っていたため、利用者が自転車を漕いでいるときのみしか、負荷に対して電流を供給することができなかった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自然エネルギや人力を利用して発電を行うことができない場合であっても、負荷に電流を供給することができる電源管理システム及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、負荷に接続される電源管理システムであって、人間の動きを利用して発電する人力発電手段と、電流供給又は電流蓄電を選択する制御手段と、前記制御手段が電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段から供給される電流を蓄電し、前記制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給する第１の蓄電手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、自然エネルギを利用して発電する自然エネルギ発電手段を更に有し、前記第１の蓄電手段は、前記制御手段が電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、電力を蓄電している第２の蓄電手段を更に有し、前記第１の蓄電手段は、前記制御手段が電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段、前記第２の蓄電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記第１の蓄電手段は、前記制御手段が電流供給を選択した場合であって、前記負荷に供給する電流値が前記負荷によって消費する電流値よりも大きいときには、それらの差分の電流を蓄電することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、負荷に接続される電源管理システムの制御方法であって、人間の動きを利用して発電する人力発電手段から電流を得る第１のステップと、電流供給又は電流蓄電を選択する第２のステップと、前記第２のステップで電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段から供給される電流を蓄電し、前記第２のステップで電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給する第３のステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記第１のステップは、人間の動きを利用して発電する人力発電手段、自然エネルギを利用して発電する自然エネルギ発電手段の少なくとも１つ以上から電流を得て、前記第３のステップは、前記第２のステップで電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記第２のステップで制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記第１のステップは、人間の動きを利用して発電する人力発電手段、自然エネルギを利用して発電する自然エネルギ発電手段、電力を蓄電している蓄電手段の少なくとも１つ以上から電流を得て、前記第３のステップは、前記第２のステップで電流蓄電を選択した場合には前記人力発電手段、前記自然エネルギ発電手段、前記蓄電手段の少なくとも１つ以上から供給される電流を蓄電し、前記第２のステップで制御手段が電流供給を選択した場合には蓄電されている電流を前記負荷に供給することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記第２のステップで電流供給を選択した場合であって、前記負荷に供給する電流値が前記負荷によって消費する電流値よりも大きいときには、それらの差分の電流を蓄電する第４のステップを更に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、自然エネルギ発電手段とともに人力発電手段を設け、それらから得られる電流を、制御手段の選択に基づいて、負荷に供給するか第１の蓄電手段に蓄電するかを制御するようにした。
これにより、商用電源が利用できない被災時などに、風力や太陽光などの自然エネルギを利用できない状態が長時間にわたり続いたとしても、人力発電手段を利用することにより、負荷に電流を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の電源管理システムの構成を示す概略構成図である。この電源管理システムは、自然エネルギ発電装置１（自然エネルギ発電手段）、人力発電装置２（人力発電手段）、自動車３、制御装置４（制御手段）、負荷５を有する。人力発電装置２、自動車３、負荷５は、それぞれ制御装置４と電気コード６ａ、６ｂ、６ｃなどにより電気的に接続されている。
【００１５】
図２は、本実施形態による電源管理システムの自然エネルギ発電装置１の構成を示す外観図である。自然エネルギ発電装置１は、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、制御装置４、照明灯１３を有する。
自然エネルギ発電装置１は、街頭等の屋外の地面に垂直に設置される。本実施形態では、風力発電装置１１として、ジャイロミル型風車を用いる場合について説明しているが、サボニウス型風車、プロペラ型風車、多翼型風車など、他の構造を有する風車を用いてもよい。ジャイロミル型風車とは、風車の回転軸の同心円上に、断面が流線形である航空機の羽根と同じ形状を有する羽根を複数枚取り付けた風車をいう。
【００１６】
自然エネルギ発電装置１の基柱の最上部には、風力発電装置１１が設置されている。風力発電装置１１の下には、太陽光発電装置１２が設置されている。また、太陽光発電装置１２の下には、照明灯１３が設置されている。自然エネルギ発電装置１の基柱の最下部には、制御装置４が設置されている。
風力発電装置１１は、複数枚の羽根１４が地面と垂直な回転軸に取り付けられており、その回転軸の周りを回転できるようになっている。風力発電装置１１は、羽根１４の部分に風を受けることにより、羽根１４が回転軸の周りを回転し、その回転の際に生じる運動エネルギを電気エネルギに変換することにより発電する。風力発電装置１１により得られる電流は、図示を省略した電気コードなどを介して制御装置４へ送られる。
【００１７】
太陽光発電装置１２は、太陽光発電パネルを備え、太陽光を利用して発電を行う装置である。この太陽光発電装置１２の太陽光発電パネルは、長方形で平板状の形状をしており、太陽光等の光が照射されると、光エネルギを電気エネルギへ変換することにより発電する。太陽光発電装置１２による発電は、風がなく風力発電装置１１による発電ができない場合に利用され、風が吹いていなくても日光があれば電流を得ることができる。太陽光発電装置１２により得られる電流は、図示を省略した電気コードなどを介して制御装置４へ送られる。制御装置４の構成については、図４を参照して後述する。
【００１８】
図３は、本実施形態による電源管理システムの人力発電装置２の構成を示す外観図である。ここでは、人力発電装置２として、利用者が自転車を漕ぐ動作をすることにより発電を行うエアロバイク（登録商標）を用いる場合について説明するが、利用者が歩く動作をすることにより発電を行う歩行器具など、他のトレーニング装置を用いることもできる。
人力発電装置２は、サドル２１、ハンドル２２、ペダル２３、コントローラ２４などから構成される。サドル２１は、利用者がトレーニングをする際に座る部分である。ハンドル２２は、利用者が手で握ることにより、体が不安定にならないようにするためのものである。
【００１９】
ペダル２３は、利用者がトレーニングをする場合に、両足を乗せる部分であり、自転車を漕ぐ足の動きを伝達するためのものである。コントローラ２４は、利用者がどの程度、トレーニングを行ったかを管理するための機器であり、トレーニング時間や、消費カロリなどを計算して、表示画面上に表示する。
この人力発電装置２は、利用者がサドル２１に座り、両足をペダル２３に乗せて、自転車を漕ぐ動作をすることにより、ペダル２３に接続されている回転軸が回転することにより生じる運動エネルギを電気エネルギに変換することにより発電を行う。
【００２０】
図１に戻り、自動車３は、鉛蓄電池などの蓄電装置（第２の蓄電手段）を備えており、電池と制御装置４と電気コード６ｂなどで電気的に接続することにより、制御装置４に直流電流を供給する。ここでは、蓄電装置を備えているのが自動車である場合について説明しているが、自動車以外に備えられている蓄電装置を利用することもできる。
負荷５は、照明灯（図２の照明灯１３など）、携帯電話の電池を充電するための充電装置などの電力を消費する電気製品などにより構成される。
【００２１】
図４は、本実施形態による電源管理システムの制御装置４の構成図である。この制御装置４は、ＡＣ（Alternating Current）／ＤＣ（Direct Current）変換部４１、４３、ＤＣ／ＤＣ変換部４２、スイッチ４４、４５、蓄電装置４６（第１の蓄電手段）を有する。ＡＣ／ＤＣ変換部４１は、風力発電装置１１から電気ケーブル６ｄ、端子７ａを介して供給される交流電流を、直流電流に変換して、負荷５又は蓄電装置４６に供給する。
ＤＣ／ＤＣ変換部４２は、太陽光発電装置１２から電気ケーブル６ｅ、端子７ｂを介して供給される直流電流を、直流電流として、負荷５又は蓄電装置４６に供給する。ＡＣ／ＤＣ変換部４３は、人力発電装置２から電気ケーブル６ａ、端子７ｃを介して供給される交流電流を、直流電流に変換して、負荷５又は蓄電装置４６に供給する。
また、端子７ｄからは、自動車３のバッテリなどの蓄電装置から電気ケーブル６ｂ、端子７ｄを介して供給される直流電流を、直流電流として、負荷５又は蓄電装置４６に供給する。
【００２２】
スイッチ４３は、ＡＣ／ＤＣ変換部４３に接続されている端子７ｅと、ＡＣ／ＤＣ変換部４１、ＤＣ／ＤＣ変換部４２、蓄電装置４６、端子７ｇに接続されている端子７ｆとの間を、制御部（図示省略）の制御に基づいて、電気的に導通させたり絶縁させたりする。
スイッチ４４は、ＡＣ／ＤＣ変換部４１、ＤＣ／ＤＣ変換部４２、蓄電装置４６、端子７ｆに接続されている端子７ｇと、端子７ｊに接続されている端子７ｉと、端子７ｄに接続されている端子７ｈとの間を、制御部（図示省略）の制御に基づいて、電気的に導通させたり絶縁させたりする。
蓄電装置４６は、鉛蓄電池などの電池などにより構成され、ＡＣ／ＤＣ変換部４１、４３、ＤＣ／ＤＣ変換部４２、自動車３のバッテリなどの蓄電装置から供給される直流電流を利用して蓄電したり、蓄電されている電力を負荷５に直流電流として供給したりする。
【００２３】
図５は、本実施形態による電源管理システムの制御方法を示すフローチャートである。
始めに、制御装置４の制御部は、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３から、それぞれ端子７ａ、７ｄ、７ｃ、７ｄを介して、直流電流又は交流電流が供給されているか否かについて判定する（ステップＳ０１）。
制御装置４に直流電流又は交流電流が供給されていない場合には、ステップＳ０１で「ＮＯ」と判定し、再度ステップＳ０１へ進む。一方、制御装置４に直流電流又は交流電流が供給されている場合には、ステップＳ０１で「ＹＥＳ」と判定し、蓄電装置４６に電流を蓄電するか、負荷５に電流を供給するかについて、制御装置４の制御部により判定を行う（ステップＳ０２）。
【００２４】
蓄電装置４６に電流を蓄電する場合には、ステップＳ０２で、「電流蓄電」を選択し、制御装置４の制御部は、スイッチ４４により端子７ｅ、７ｆ間を導通させるとともに、スイッチ４５により端子７ｇ、７ｈ間を導通させる。これにより、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３の少なくとも１つ以上から供給される電流を、蓄電装置４６に供給することにより蓄電を行う。
一方、負荷５に電流を供給する場合には、ステップＳ０２で、「電流供給」を選択し、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３の少なくとも１つ以上から供給されている電流値の合計が、負荷５で消費する電流値の合計よりも大きいか否かについて、本実施形態による電源管理システムの管理者等が制御装置４の制御部を操作することにより選択する（ステップＳ０４）。これにより、制御装置４の制御部は、スイッチ４４により端子７ｅ、７ｆ間を導通させるとともに、スイッチ４５により端子７ｇ、７ｉ間と端子７ｈ、７ｉ間を導通させる。
【００２５】
制御装置４に供給される電流値の合計が、負荷５で消費する電流値の合計よりも大きい場合には、ステップＳ０４で「ＹＥＳ」と判定し、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３の少なくとも１つ以上から供給されている電流を負荷５に供給するとともに、余っている電流を蓄電装置４６に供給することにより蓄電する（ステップＳ０５）。
一方、制御装置４に供給される電流値の合計が、負荷５で消費する電流値の合計よりも小さい場合には、ステップＳ０４で「ＮＯ」と判定し、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３の少なくとも１つ以上から供給されている電流を全て負荷５に供給する（ステップＳ０６）。
【００２６】
なお、上述した電源管理システムは、小学校、中学校、高等学校などの体育館等の教育関連の施設に設置したり、市町村の役場での休憩コーナなどの自治体関連の施設に設置したり、スポーツセンタやフィットネスセンタなどにトレーニング装置として設置したりすることが考えられる。
そして、地震等の災害が発生していない平常時には、負荷５として携帯電話の充電装置を接続することにより、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３から供給される電流を、携帯電話に供給して充電することができる。
なお、携帯電話と制御装置４とを電気的に接続して充電する際に、人力発電装置２のコントローラ２４によって集計した利用者のトレーニング結果の情報を、携帯電話に転送することにより、利用者の健康管理のための情報を提供するようにしてもよい。
【００２７】
また、地震等の災害が発生して、電力会社が提供する商用電源が使用できない非常時には、風力発電装置１１、太陽光発電装置１２、人力発電装置２、自動車３から供給される電流を、蓄電装置４６に蓄電するようにし、非常用電源として利用するようにしてもよい。そして、負荷５として、浄化用ポンプ、照明灯、衛星電話や無線電話等の通信装置などを接続して、蓄電装置４６に蓄電してある電流をそれらの負荷５に供給することもできる。
【００２８】
上述したように本実施形態による電源管理システムは、災害対策用として利用することができるとともに、商用電源の使用量を減らすことができる。よって、節電対策としての利用が可能であり、地球環境保護に役立てることができる。
なお、上述した電源管理システムでは、自然エネルギ発電装置１、人力発電装置２、自動車３の蓄電装置から供給される電力により、蓄電装置４６に蓄電等する場合について説明したが、必ずしも自然エネルギ発電装置１、人力発電装置２、自動車３の全てを設けなくてもよい。例えば、自然エネルギ発電装置１を設けない構成とすることもできる。
【００２９】
なお、以上説明した実施形態において、制御装置４の制御部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより電源管理システムの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００３０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の電源管理システムの構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態による電源管理システムの自然エネルギ発電装置１の構成を示す外観図である。
【図３】本実施形態による電源管理システムの人力発電装置２の構成を示す外観図である。
【図４】本実施形態による電源管理システムの制御装置４の構成図である。
【図５】本実施形態による電源管理システムの制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・自然エネルギ発電装置、２・・・人力発電装置、３・・・自動車、４・・・制御装置、５・・・負荷、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・電気コード、７ａ〜７ｊ・・・端子、１１・・・風力発電装置、１２・・・太陽光発電装置、１３・・・照明灯、１４・・・羽根、２１・・・サドル、２２・・・ハンドル、２３・・・ペダル、２４・・・コントローラ、４１、４３・・・ＡＣ／ＤＣ変換部、４２・・・ＤＣ／ＤＣ変換部、４４、４５・・・スイッチ、４６・・・蓄電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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